DE102007011041A1 - Plastic molded tube - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoffformrohr (40), insbesondere für kraftstoffführende Rücklaufleitungen in Einspritzsystemen für Verbrennungskraftmaschinen. Es umfasst ein Innenrohr (42) und eine Außenumspritzung (12, 44) aus Kunststoffmaterial mit Anschlüssen (18, 20; 46, 48) für weitere Komponenten des Einspritzsystems für Kraftstoff. Das Innenrohr ist als Kunststoffinnenrohr (42) mit mindestens einer Vorbiegung (54) ausgeführt.The invention relates to a plastic molded tube (40), in particular for fuel-carrying return lines in injection systems for internal combustion engines. It comprises an inner tube (42) and an outer coating (12, 44) made of plastic material with connections (18, 20, 46, 48) for further components of the injection system for fuel. The inner tube is designed as a plastic inner tube (42) with at least one pre-bend (54).
Description
Stand der TechnikState of the art
An Kraftstoffeinspritzsystemen, wie z. B. Pumpe-Düse-Systemen (UI) oder auch Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail), kommen neben einer Hochdruckpumpe, einem Hochdruckspeicherkörper, z. B. Pumpe-Düse-Einheiten, und den Kraftstoffinjektoren im Rücklaufbereich für den Kraftstoff, d. h. auf der Niederdruckseite des Einspritzsystems, Kunststoffrohre zum Einsatz. Über diese im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems angeordneten Kunststoffformrohre wird der Kraftstoff, so z. B. abgesteuerte Steuermenge, die bei der Betätigung der Kraftstoffinjektoren anfällt, innerhalb des Kraftstoffsystems wieder in den Tank zurückgeleitet.At Fuel injection systems, such. As pump-nozzle systems (UI) or else High-pressure accumulator injection systems (common rail), come next to one High pressure pump, a high pressure storage body, z. B. pump-nozzle units, and the fuel injectors in the return area for the fuel, d. H. on the low-pressure side of the injection system, plastic pipes for use. About these arranged in the low pressure region of the fuel injection system Plastic molding tubes, the fuel, such. B. taxed amount, the at the operation fuel injectors accumulate, returned to the tank within the fuel system.
Die innerhalb des Niederdruckbereiches eingesetzten Rohre sind im Allgemeinen aus Kunststoff vorgeformte Rohre, die aufgrund der Einbauverhältnisse oftmals eine von der Geraden abweichende Form aufweisen und bogenförmig gekrümmt sind. Kunststoffformrohre können eine von der Geraden abweichende Form in Bezug auf die Innenkontur und eine davon unabhängige, geometrisch anders verlaufende Außenkontur aufweisen. Kunststoffformrohre, die Kraftstoff führen, müssen hohen Festigkeitsanforderungen gerecht werden und darüber hinaus eine hohe Sicherheit gegen Aufplatzen im Falle eines Unfalles aufweisen. Die im Kraftstoffsystem im niederdruckseitigen Rücklaufbereich eingesetzten Kunststoffformrohre können mit und ohne Drossel gefertigt werden, was sich je nach dem im Niederdruckbereich vorzuhaltenden Druck richtet. Kunststoffformrohre, die einen Bogen oder einen gekröpften Abschnitt oder dergleichen aufweisen, können hinsichtlich der Innenkontur nicht oder nur relativ aufwändig ausgeformt werden. Zwar lässt sich eine bogenförmig gekrümmte Innenkontur ausformen, jedoch ist kein Eckradius darstellbar; des Weiteren ist eine Gratfreiheit nicht gewährleistet. Bei kraftstoffführenden Kunststoffformrohren, die im Crashbereich liegen und in der Regel aus hochfestem Kunststoff gefertigt werden, verbleibt ein Bruchrisiko, welches bei fallenden Temperaturen zunimmt, wodurch im niedrigen Außentemperaturbereich die Gefahr besteht, dass ein derartiges Kunststoffformrohr im Falle eines Unfalles platzt und Kraftstoff in die Umgebung austritt.The pipes used within the low pressure range are generally made of plastic preformed tubes, due to the installation conditions often have a deviating from the straight shape and arcuately curved. Molded plastic pipes can a shape deviating from the straight line in relation to the inner contour and one of them independent, have geometrically different outer contour. Molded plastic pipes, lead the fuel, have to high strength requirements and beyond have a high security against bursting in the event of an accident. The plastic molding tubes used in the fuel system in the low-pressure side return area can be made with and without throttle, which varies depending on the low pressure range to be held pressure. Plastic tubes forming a bow or a cranked one Section or the like, with respect to the inner contour not or only relatively expensive be formed. Although lets a bow-shaped curved Form inner contour, but no corner radius can be displayed; of Furthermore, a burr freedom is not guaranteed. At fuel-carrying Plastic molded tubes that are in the crash area and usually made of high-strength plastic, there remains a risk of breakage, which increases with decreasing temperatures, resulting in low Outdoor temperature range there is a risk that such a plastic molded tube in the case of Accident bursts and fuel leaks into the environment.
Bei bisher in Serieneinsatz an Kraftstoffeinspritzsystemen eingesetzten Rücklaufrohren wird aus diesem Grunde ein mit einem Kunststoffmantel umspritztes Edelstahlrohr eingesetzt. Dieses wird mit sehr aufwändigen Formverfahren hergestellt. Es sind sehr hohe Toleranzanforderungen zu erfüllen, um die Anschlussgeometrien zum Spritzgusswerkzeug, zu dem mindestens einen anzuschließenden Kraftstoffinjektor und zum automobilherstellerseitig vorgegebenen Anschlussschema zu erfüllen. Bei einer Variante des Kunststoffrohres im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems, innerhalb dessen ein verbleibendes Restdruckniveau aufrechtzuerhalten ist, ist innerhalb des eingesetzten Edelstahlrohres eine Buchsendrossel zu fixieren, was im Allgemeinen dadurch erreicht wird, dass das Edelstahl rolliert wird und die Drossel, die bevorzugt als Buchsendrossel ausgebildet wird, durch die beiden axial voneinander beabstandeten, durch den Rollierprozess erzeugten Ausnehmungen im Rohr axial fixiert wird.at previously used in series production on fuel injection systems Downcomers For this reason, an overmolded with a plastic jacket Stainless steel tube used. This is done with very elaborate molding process produced. There are very high tolerance requirements to meet the connection geometries to the injection mold, to which at least one to be connected Fuel injector and the manufacturer's side specified Connection scheme to meet. In a variant of the plastic tube in the low pressure region of Fuel injection system, within which a residual pressure level is maintained within the stainless steel tube used one Fixing bushing thrush, which generally achieves this is that the stainless steel is rolled and the throttle preferred is formed as a Buchsendrossel, axially spaced from each other by the two, axially fixed by the rolling process produced recesses in the tube becomes.
Die aus dem Stand der Technik bekannte und in Großserie eingesetzte Ausführungsform des Kunststoffformrohres mit integriertem Edelstahlrohr weist aus den oben genannten Gründen eine Anzahl von Nachteilen auf, so z. B. hohes Gewicht, aufwändige Formgebungsprozesse, Sonderarbeitsgänge zur Fixierung eventueller Drosseln und dergleichen, so dass hier Abhilfe zu schaffen ist.The known from the prior art and used in mass production embodiment the plastic tube with integrated stainless steel tube has the reasons above a number of disadvantages, such. B. heavy weight, elaborate shaping processes, Special work to the Fixation of any chokes and the like, so here remedy is to create.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein aus einem kälteelastischen Kunststoff spritzgegossenes Innenrohr im Rahmen eines Kunststoffformrohres einzusetzen, welches in weitgehend beliebiger Form ausgeformt werden kann und insbesondere aus einem anderen Kunststoff gefertigt werden kann als derjenige, aus welchem die Umspritzung des Kunststoffformrohres hergestellt ist. Mit dieser Lösung ist es möglich, trotz hoher Festigkeits- und Formbeständigkeitsanforderungen gerade beim Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kunststoffformrohre diese im Niederdruckbereich als kraftstoffführende Leitungsteile in Kraftstoffsystemen einzusetzen.According to the invention, it is proposed one made of a cold-elastic Plastic injection-molded inner tube in the frame of a plastic molded tube to use, which are formed in largely arbitrary shape can and in particular be made of a different plastic can be considered the one from which the encapsulation of the plastic molding tube is made. With this solution Is it possible, despite high strength and dimensional stability requirements especially when using the inventively proposed plastic molding tubes these in the low pressure range as fuel-carrying pipe parts in fuel systems use.
Das Kunststoffrohr kann aus einem Stranggießrohr abgelängt und unter Einsatz eines thermoplastischen Formgebungsprozesses gebogen werden. Kunststoffrohre können endlos mit einem Strang-Spritzgießprozess hergestellt werden. Die Kunststoffrohre werden auf eine Rolle gewickelt und können auf beliebige Länge getrennt werden. Dieser Herstellungsprozess ist besonders preiswert und von gleichbleibend guter Qualität. Dem Innendurchmesser kommt eine besondere Bedeutung zu, weil dieser durch den Spritzwergzeugkern des Spritzgießwerkzeuges gegen den Spritzdruck abgedichtet ist. Im Gegensatz dazu müssten bei Einsatz von Edelstahlrohren sowohl die Anschlussgeometrie als auch die Dichtgeometrie zum Werkzeug in hoher Genauigkeit ausgebildet werden. Die sich dabei einstellenden Toleranzen hinsichtlich des Biegeradius' können dabei deutlich größer sein, da lediglich der Innendurchmesser ein Anschlussmaß zum Spritzwerkzeug darstellt.The Plastic pipe can be cut to length from a continuous casting tube and using a bent thermoplastic molding process. Plastic pipes can be made endless with a strand injection molding process. The plastic pipes are wound on a roll and can open any length be separated. This manufacturing process is particularly inexpensive and of consistently good quality. The inside diameter comes a special meaning, because of this by the Spritzwergzeugkern of the injection mold is sealed against the injection pressure. In contrast, at Use of stainless steel pipes both the connection geometry as well formed the sealing geometry to the tool in high accuracy become. The resulting tolerances with respect to the Bending radius' can be clear to be taller, because only the inner diameter of a connection dimension to the injection mold represents.
Wird in das zum Beispiel von einem Stranggießrohr abgelängte Kunststoffrohr mit einer Drossel versehen, kann die zum Beispiel als Buchsendrossel ausgebildete Drossel bereits während des Biegeprozesses thermoplastisch in das Material des Kunststoffrohres eingebettet werden. Es ist alternativ durchaus möglich, die Buchsendrossel zusätzlich mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Rille zu versehen, so dass von dieser höhere Kräfte aufgenommen werden können, ohne dass diese sich relativ zum Mantel des Innenrohres in axialer Richtung bewegt.Is in the example of a strand Gießrohr cut plastic pipe provided with a throttle, the throttle formed for example as a bushing throttle can already be embedded during the bending process thermoplastic in the material of the plastic pipe. Alternatively, it is quite possible to additionally provide the bushing throttle with a groove extending in the circumferential direction, so that higher forces can be absorbed by it without this moving in the axial direction relative to the jacket of the inner pipe.
Bei einer weiteren denkbaren Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kunststoffformrohres kann bei geringeren Toleranzanforderungen an die Drossel diese auch direkt im Material des Innenrohres ausgebildet werden, wodurch eine weitere Kostenreduzierung möglich ist, da ein separates buchsenförmig ausgebildetes Drosselbauteil dann entfallen kann. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kunststoffformrohr weist hinsichtlich seiner Außengeometrie die im Serieneinsatz eingesetzte Geometrie auf, so dass keine Modifikationen hinsichtlich des Einbaus erforderlich sind. Die Kontur des Innenrohres des Kunststoffformrohres wird so gewählt, dass diese innerhalb der erforderlichen außenliegenden Umspritzung liegt. Bevorzugt wird die Länge des aus Kunststoff gefertigten Innenrohres so gewählt, dass eine ausreichende Wandstärke des das Innenrohr umhüllenden Stoffmaterials der Umspritzung sichergestellt werden kann. Das Material, aus dem die umhüllende Umspritzung gefertigt wird, ist nicht zwingend dasjenige, aus welchem das Innenrohr spritzgegossen oder stranggegossen ist. Die bei der bisher bekannten Lösung am Edelstahlrohr gebildeten Dichtgeometrien sind der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend nunmehr in der Kunststoffumspritzung des Innenrohres ausgebildet. Das bevorzugt mit glatter Oberfläche ausgebildete Kunststoffinnenrohr wird bevorzugt thermoplastisch gebogen, so dass die Kontur zum Einlegen in das Spritzwerkzeug, d. h. dessen Kavität zur Herstellung der umhüllenden Kunststoffumspritzung formstabil ist. Um Crashsicherheit zu gewährleisten, wird das Kunststoffinnenrohr bevorzugt aus kälteelastischem Kunststoff hergestellt, wodurch beim Bruch der das Kunststoffinnenrohr umhüllenden Umspritzung das Innenrohr ein Austreten des Kraftstoffes verhindert. Zur Abstützung des Innenrohres innerhalb des Spritzgusswerkzeuges während des Umspritzens und der damit einhergehenden Herstellung der das Innenrohr umhüllenden Umspritzung werden bevorzugt Stützkerne im Kunststoffwerkzeug eingesetzt, welche im Laufe des Spritzprozesses ganz oder teilweise herausgezogen werden, um an den Stützstellen eine geschlossene Kunststoffschicht aus bilden zu können. Damit wird erreicht, dass bei Ablösung des Innenrohres von der dieses umhüllenden Umspritzung keine Undichtigkeiten entstehen. Die Innenkontur des Kunststoffinnenrohres und die Kontur der das Kunststoffinnenrohr umhüllenden Umspritzung sind derart aufeinander abgestimmt, dass ein durchgehender Kern sowohl die Innengeometrie ausbildet als auch eine Abstützung des Kunststoffinnenrohres gegen den beim Spritzprozess auftretenden Spritzdruck übernehmen kann.at another conceivable embodiment of the invention proposed Plastic molding tube can with lower tolerance requirements the throttle this also formed directly in the material of the inner tube which allows a further cost reduction, since a separate female type trained throttle component can then be omitted. The inventively proposed Plastic molded tube has in terms of its external geometry in series production used geometry, so that no modifications regarding of the installation are required. The contour of the inner tube of the plastic molded tube is chosen that this is within the required external encapsulation. The length is preferred of the inner tube made of plastic chosen so that a sufficient wall thickness of the inner tube enveloping Material material of the encapsulation can be ensured. The material, out the enveloping one Encapsulation is made, is not necessarily the one from which the inner tube is injection molded or continuously cast. The at the previously known solution formed on stainless steel tube sealing geometries are proposed according to the invention solution following now formed in the plastic extrusion of the inner tube. The preferred with a smooth surface Trained plastic inner tube is preferably thermoplastic bent so that the contour for insertion into the injection mold, d. H. its cavity for the production of the enveloping Plastic injection is dimensionally stable. To ensure crash safety, the plastic inner tube is preferably made of cold-elastic plastic, resulting in the break of the plastic inner tube enveloping Encasing the inner tube prevents leakage of the fuel. For support the inner tube within the injection mold during the Overmolding and the concomitant production of the inner tube enveloping Encapsulation is preferred supporting cores used in the plastic tool, which in the course of the injection process be wholly or partially pulled out to the support points to be able to form a closed plastic layer. In order to is achieved that at replacement the inner tube of this enveloping encapsulation no leaks arise. The inner contour of the plastic inner tube and the contour the plastic inner tube enveloping encapsulation are coordinated in such a way that a continuous core both the inner geometry forms as well as a support of the Plastic inner tube against the occurring during the injection process Apply injection pressure can.
Wird ein Kunststoffinnenrohr gefordert, in das eine Drossel zu integrieren ist, kann die Drossel als separates Bauteil vorzugsweise im Bogen des Kunststoffinnenrohres fixiert werden. In vorteilhafter Weise erfolgt die Montage der Drossel vor dem Biegen des Kunststoffinnenrohres, so dass die Drossel bereits thermoplastisch in Form einer Ringverstemmung in dem Kunststoffrohr eingebettet werden kann. Die Drossel kann auch im Kunststoffinnenrohr thermoplastisch vorgeformt werden und beim Spritzprozess durch einen Absatz eines Stützdornes, der mit geringem Spiel in die Drossel eintaucht, um die Maßhaltigkeit sicherzustellen, während des Spritzvorgangs fixiert werden.Becomes a plastic inner tube required to integrate into a throttle is, the throttle as a separate component, preferably in the arc be fixed to the plastic inner tube. In an advantageous way the throttle is installed before bending the plastic inner tube, so that the throttle already thermoplastic in the form of a Ringverstemmung can be embedded in the plastic tube. The throttle can be preformed thermoplastic in the plastic inner tube and during the injection process by a paragraph of a mandrel, with a low Dive into the throttle to ensure dimensional accuracy while the injection process are fixed.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kunststoffformrohres ist darin zu erblicken, dass bei Einsatz eines Endlosrohres ein weitgehend beliebiger Verlauf der Innenkontur möglich ist, ohne ein gebautes Einlegeteil verwenden zu müssen.One Another advantage of the inventively proposed plastic molding tube is to be seen in that when using an endless tube a largely any course of the inner contour is possible without a built To use insert.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:It shows:
Ausführungsformenembodiments
Der
Darstellung gemäß
Aus
der Darstellung gemäß
Die
Umspritzung
Aus
der Darstellung gemäß
Aus
den Darstellungen gemäß der
Aus
der Darstellung gemäß
Aus
der Darstellung gemäß
Der
Darstellung gemäß
Andererseits
kann auch ein zum Beispiel als Buchsendrossel ausgebildetes separates
Bauteil im Wege des thermoplastischen Prozesses vor Erzeugung der
mindestens einen Vorbiegung
Der
Darstellung gemäß
Wie
Das
Kunststoffinnenrohr
Die
Innenkontur des Kunststoffinnenrohres
Aus
der Darstellung gemäß
Die
Außenumspritzung
Aus
der Darstellung gemäß
Aus
der Darstellung gemäß
Ist
das als Buchsendrossel
Bei
einer weiteren möglichen
Ausführungsform
des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Kunststoffformrohres
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